万安级稀土电解槽阳极结构优化

稀土电解槽阳极存在有效寿命短、残余阳极浪费量大和阳极成本占比高等不足,且随着阳极消耗,槽内各物理场分布会受到影响,导致电解槽电解效率降低.针对上述问题,以万安级电解槽为研究对象,仿真模拟阳极消耗过程中槽内电热场分布和阳极结构的变化情况;分析阳极消耗对槽内电热场分布影响,得到阳极消耗规律、槽内三维电热场变化规律.提出两种阳极加厚的倾斜角优化方式,取阳极优化角度在0°至10°范围之间变化,建立阳极结构优化后电解槽的电热耦合模型.观察槽内电热场随优化角度的变化,分析结构优化与槽内电热场分布的关系.仿真结果表明:优化阳极结构的阳极有效使用时间大幅提升,较未优化前最高可以延长43%,降低了阳极更换频率,缓解了因频繁更换阳极导致槽内温度降低影响电解效率的问题;同时残余阳极浪费也有所减少,较未优化前浪费比例最高减少14个百分点.

槽形结构对10 kA稀土电解槽流场分布的影响

采用CFD软件FLUENT,建立了三维气-液两相流动模型,对某稀土金属公司现场使用的10 kA方形和圆形两种结构的稀土钕电解槽内部流场进行数值模拟,得到了这两种不同结构电解槽中的熔盐上表面流场分布和槽内各纵切面上的流场分布。通过比较分析可知,采用圆形结构较方形结构能使得其中的熔盐具有更好的循环流动,流场分布更加均匀,并且在相邻阳极片之间圆形槽的熔盐会较方形槽熔盐具有较小流速,故对石墨阳极的冲刷腐蚀影响小,有利于减少石墨阳极的更换次数,便于保障稀土金属电解生产的稳定性,故推荐稀土电解槽优先采用圆形槽结构。